广域信息监测、通信和控制系统结构优化

互联在提高电力系统运行经济性和供电可靠性的同时，使电力系统地域越来越广阔，系统结构越来越复杂，这可能导致互联系统安全稳定裕度变小，诱发低频振荡和次同步振荡。日益严格的环境和生态保护要求又使建造新的发电厂和输电系统受到限制。大功率风力发电、集中光伏电站等分布式可再生能源发电系统的增多也都会引发新的运行问题。电力系统不同地域的变电站和线路上又增加了不同类型的电力电子补偿控制设备，系统中不同地域处众多设备的运行参数的变化相互影响，要实现全系统运行工况实时监测和正确有效地调控，首要条件就是在广域电力系统中能实时同步地精确检测到各地域电力设备的运行参数，并经高速通信网络在各地监测调度中心子站与电网调度控制中心主站之间传送运行参数信息和控制指令。基于这种广域测量系统WAMS（Wide Area Measurement System）和实时高速通信系统可实现电力系统中广域电力设备运行工况的实时检测和信息传送。由此，可实时估算系统运行状态（如稳定裕度）、评估潮流分布合理性和补偿设备的电压、电流容量冗余等，进而确定对各地域电力设备的控制决策和控制指令，对电力设备进行实时、协调的调控，确保电力系统整体的安全、经济、高效、优质运行。在引入大量电力电子变换器和补偿控制器的柔性电力系统中，由于电力系统本身就是一个地域广阔的非线性、变结构、变参数的大系统，加之电力系统中的电力电子补偿控制器又有能同时实现多目标控制功能的潜力，要实现多目标的控制功能，除了需要本地电力设备的运行信息外，还必须获得异地电力设备同一时间的运行信息。因此，在柔性电力系统中广域信息测量、通信和遥控更具有重大意义。由第5章研究的并联静止无功补偿控制器STATCOM控制系统时已经得知，为了充分利用电力电子补偿控制器的众多功能（例如在远距离输电系统中设置STATCOM），不仅要求它能在正常工况时维系节点电压或输出指令要求的无功功率，还可要求STATCOM具有阻尼系统振荡，提高发电机静态稳定极限和暂态稳定极限，并在运行工况改变时具有良好的动态品质。为此，STATCOM运行所需的状态反馈参数就不应只是STATCOM本地系统运行参数，还需要有异地的运行参数，例如可能需要相距几百千米以外的发电机运行参数：包括电压、功率、相角δ、相对速度ω（dδ/dt）、相对加速度Δω（dω/dt）等，以及电力系统中电网调度中心状态监测主站传送来的状态信息或运行指令。而且STATCOM控制系统所需的本地和异地的运行参数信息，都应是在同一时间坐标下的同步变量（或相量），然后按调度中心状态监测站的相关指令，综合形成STATCOM所需的控制指令，对STATCOM的变流器实时控制，完成所要求的控制功能。由此可知，柔性电力系统中广域同步的信息监测是全面监视和实时评估电力系统的运行工况，决策事故处理和控制策略，提高电网调度自动化水平，实现柔性电力系统全局性的安全、经济、高效、优质、稳定运行的前提。

电力系统比较理想的实时监控与管理系统，应包括三部分：①基于全球定位系统（GPS Global Positioning System）提供全球统一标准时间的系统运行参数和广域相量测量单元PMU（Phaser Measurement Unit），实现全网电压、电流相量（幅值和相位角）和发电机功率角δ，相对速度Δω，加速度的同步测量。②实时的数据传输通信网络，将广域的测量结果准确实时传输到控制中心，将控制中心发出的控制指令传送至各地电站、输电线路和电力补偿控制设备。③中央决策管理调度系统，集中完成对测量数据的处理、运行状态分析和控制命令生成等任务。(www.xing528.com)